DE2917125C2

DE2917125C2 - Heizofen

Info

Publication number: DE2917125C2
Application number: DE2917125A
Authority: DE
Inventors: Eric South Strafford Vt. Darnell
Original assignee: Individual
Current assignee: Ener-Genetics Co Ltd Carp Ontario Ca
Priority date: 1978-05-01
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE2917125A1; CA1096730A; US4230090A; GB2027532A; GB2027532B; BE897744Q

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizofen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Heizofen dieser Art für feste Brennstoffe, wie

to Holz oder Kohle ist aus der US-PS 17 07 096 bekannt. Bei dem hierin beschriebenen Heizofen sind die Rohre allseitig in einem Gußgehäuse eingeschlossen, das selbst die Brennkammer bildet. Die Rohre sind somit weder unmittelbar den in de/ Brennkammer befindlichen Rammen ausgesetzt, noch mit der Umgebungsluft verbunden, so daß sich ein relativ geringer Wärmeaustausch zu den Heizrohren ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund", einen Heizofen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der eine besonders wirtschaftliche und wirkungsvolle Obertragung der in der Brennkammer erzeugten Wärrce auf die Umgebung bei möglichst geringem Wärmeverlust gewährleistet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemaß in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Danach sind die Heizrohre, die einen wesentlichen Teil der eigentlichen Brennkammerwandung bilden, sowohl unmittelbar der Flamme als auch der Umgebungsluft ausgesetzt, so daß sich ein hohes Maß an Konvektionswärme ergibt. Die zylindrische Form hat sich als besonders wirtschaftlich erwiesen, da sie ein Minimum an Werkstoff für die Herstellung des Ofens erfordert und einen sehr guten Wärmewirkungsgrad für die Wärmeübertragung vom Ofeninnern zur Umgebung ermöglicht. Die besondere Anordnung der Prallplatte bewirkt eine waagerechte Luftströmung im Heizofen in drei Ebenen quer zur Luftströmung durch die in lotrechten Ebenen angeordneten Heizrohre. Diese Querströmungsanordnung trägt ebenfalls zu rr/em guten Hcizwirkungsgrad und zu einer gleichmäßigen Beaufschlagung der Heizrohre bei.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Untcran-Sprüchen angegeben. Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Heizofens nach der Erfindung.

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie ll-ll in Fig. 1,

Fig.3 einen teilweisen Schnitt durcn eine abgewandelte Ausführung des Heizofens nach der Linie IH-IIi in F i g. 2 und

Fig.4 einen teilweisen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Heizofens 10 nach der Erfindung mit einer Brennkammer 12. die aus einem erstem und einem zweiten Bündel parallel fluchtender, in lotrechten Ebenen stehender gebogener und an ihren Enden offener Rohre 18 bzw. 20 gebildet

to ist. von denen nur die ersten Rohre des ersten und zweiten Bündels zu erkennen sind. Diese sind mit 18' und 20' bezeichnet.

Die unteren linden der Rohre 18, 20 jedes lliindels sind so ausgerichtet, daß sie eine ebene Oberfläche Ix-

to rühren und auf diese Weise den Heizofen als l'iiiie nagen. Die parallelen unteren Enden 18/. des ersten UOndels zeigt F i g. 2. Vorzugsweise bestehen die ersten und zweiten Bündel aus gleichartigen Rohren, wobei das

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zweite Bündel so angeordnet ist, daß es dem ersten Bündel allgemein, jedoch versetzt gegenübersteht, so daß die Enden der einzelnen Rohre des ersten und des zweiten Bündels abwechselnd zueinander angeordnet sind, wie dies Fig.2 zeigt. Die beiden Bündel bilden jeweils die erste und zweite Seite der Brennkammer 22.

Ferner weist die Brennkammer 12 je eine allgemein ebene Rückwandplatte 22 mit einem Abzugsloch 24 und eine Vorderwandplatte 26 mit einer Verschlußklappe 30 sowie einer Zir'i'Jtöffnung 28 auf, wobei die Vorder- und Rückwandplatten 26, 22 im wesentlichen auch gleiche Größe und Form haben.

Im in Fig.2 dargestellten Ausffihrungsbeispiel sind die vorderen Rohre (in F i g. 2 ganz rechts) des ersten und zweiten Bündels duveh Schweißung mit dem Umfang der Vorderwandplatte 26 und die am weitesten hinten gelegenen Rohre der beiden Bünde! durch Schweißung mit dem Umfang der Rückwandplatte verbunden.

Di«: Zuluftöffnung 28 in der Verschlußklappe 30 ist vorzugsweise als Regelklappe ausgebildet und steuert die Luftzufuhr in die Brennkammer !-2. Die Versehlijßklappe 30 ist an der Vorderwandplatte 26 in Scharnieren 33 gehalten und ermöglicht den Zugang zur Brennkammer um Brennstoff nachfüllen zu können. Die Verschlußklappe 30 ist in ihrer zentralen Stellung durch ein von einer Falle 34 gehaltenes Gestänge 32 verriegelt, wenn die Verschlußklappe 30 dicht auf dem Rand der öffnung 36 der Vorderwandpiatte 26 anliegen soll. Wenn Brennstoff zugeführt werden muß, braucht eine Bedienungsperson nur die Falle 34 freizugeben und die Verschlußklappe 30 von der öffnung 36 wegzubewegen.

Im Betrieb tritt entsprechend den Pfeilen in F i g. 1 im wesentlichen kühle Umgebungsluft nahe dem Boden des Aufstellungsraumes des Heizofens 10 unten in die Rohre 18, 20 der beiden Bündel ein. Durch das in der Brennkammer 12 befindliche Feuer werden die gebogenen mittleren Bereiche 18C 20C der Rohre 18, 20 wesentlich wärmer als die unteren Enden, so daß sich die in den Rohreii befindliche Luft aufheizt und als warme Luft mit geringerer Dichte nach oben strömt und, wie mit Pfeilen angegeben, aus den oberen Enden der Rohre (18,20) austritt. Die kühlere Luft steigt dann infolge des Soges in dem Rohren auf und füllt den frei gewordenen Raum aus.

Während des Heizbetriebes bleiben die unteren Teile der Rohre 18, 20 bei Umgebungstemperatur, während der mittlere Bereich 18C, 2OC und die oberen Teile ziemlich warm werden. Es entsteht somit ein beachtliches Wärmegefälle entla.ig den Rohren 18,20, das wiederum einen beträchtlichen Luftzug durch die Rohre 18, 20 erzeug;, der die Heiziuft in der angegebenen Richlung bewegt, die mehr waagerecht als lotrecht verläuft. Die hierdurch bewirkte L uftzirkulation im Aufstellungsraum des Heizofens erwärmt diesen in wirksamer Weise ziemlich gleichförmig.

Zur Ableitung der Abgase zum Schornstein ist ein Ofenrohr an ein am oberen Teil der Rückwandplatte 22 befindliches Abzugsloch 24 angeschlossen, das oberhalb einer Prallplatte 38 angeordnet ist, die sich quer über die Hrc-itc des Brcnnkammerinnern und von der Rückwandphiite 22 ausgehend nac'i vorn erstreckt, wo, wie F i g. 2 /cif-'i. ihre Vorderkante 39 mit geringem Abstand vor der VordiTwandplaUc 2ϊ endet.

Gemäß F i g. 2 ΚΛ die parallele Anordnung der beiden Rohrbündel eindeutig. Die Rohre sind einander gleich ausgebildet. Der mittlew Bereich 18C20Cjedes Rohres 18,20 ist so gebogen, daß, wenn es, wie in den, F i g. 1 und 2 dargestellt, in einer lotrechten Ebenen steht, das Rohrende mit der Waagerechten einen kleineren Winkel einschließt, a!s mit der Lotrechten. Hierdurch wird die Luftzirkulation im aufzuheizenden Raum wesentlich verbessert.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel übersteigt die Zahl der Rohre 18 des ersten Bündels diejenige der Rohre 20 des zweiten Bündels um eins, d. h. es sind fünf

ίο Rohre 18 und vier Rohre 20 vorgesehen. Der Heizofen kann auch so ausgebildet sein, daß beide Bündel gleichviel Rohre haben.

An der Prallplatte 38 nahe der Rückwandplatte 22 kann eine mit einem bewegbaren, ebenen Schieber 42 verschließbare Umgehungsöffnung 40 vorgesehen sein. Dieser Schieber 42 ist gleitbar in zwei Schienen 43 geführt, die aus an der Prallplatte 38 befestigten Winkeleisen bestehen. Ein über eine Stange 46 mit dem Schieber 42 verbundener Handgriff 44 (Fig. 1) kann in die mit Pfeilen B (F i g. 3) angedeutete Richtung bewegt werden, wodurch die Umgehungsöffnup.g 40 freigegeben oder geschlossen wird. Wenn ein r^uer im Heizofen angezündet wird, können die Umgehungaoffnung40, die Zuluftöffnung 28 und ggf. auch die Verschlußklappe 30 geöffnet werden um genügend Zug im Heizofen zu erzeugen. Wenn das Feuer einmal gut brennt, werden die Verschiüßklappe 30 und die Umgehungsöffnung 40 geschlossen und die Zuluftöffnung 28 so eingestellt, daß im Heizofen der gewünschte Brennstoffverbrauch erfolgt.

Mit oder ohne Umgehungsöffnung bewirkt die Prallplatte 38 einen S-förmigen Strömungsverlauf der Heizgase in der Brennkammer, wie dies in F i g. 2 mit den Pfeilen A angegeben ist. Dieser Strömungsverlauf stellt sicher, daß eine maximale konvexe Fläche der aus Rohren bestehenden Wandung den Heizgasen der Brennkammer ausgesetzt ist und daß damit auch ein größtmöglicher Wärmeübergang vom Heizofen auf die Umgebungstemperatur im Aufstellungsraum erfolgt. Die S-Form der Strömung ergibt ferner für die He.izgase eine maximale Verweilzeit innerhalb der Brennkammer. Damit wird ein Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit erzielt. Di· unteren Enden der Rohre sind stets kühl, während die mittleren und oberen Abschnitte der Rohre 18, 20 soviel Wärme übertragen, daß der Schornstein wesentlieh kühler bleibt, als bei vergleichbaren oekannten Heizöfen. Die Verbrennung selbst ist ausreichend vollständig, so daß der Aufbau von Kreosoten im Ofenrohr und im Schornstein außerordentlich gering ist.

F i g. 3 zeigt, daß zwischen benachbarten Rohren 18 bzw. 20 gebogene Einpaßplatten 48 vorgesehen sein können, die jeweils mit den sie begrenzenden Rohren fest verbunden sine/. Die Einpaßplatten 48 und die jeweils mit ihnen verbundenen Rohre 18 bzw. 20 bilden dabei zwei einander gegenüberstehende gebogene Flächen der Brennkammer, wobei jede gebogene Fläche abwechselnd aus Rohren und Einpaßpla'.'.en besteht. Die Einpaßplatten 48 zwischen den Rohren 18 des ersten Bündels berühren dabei die Rohre 20 des zweiten Bündels und sind mit diesen vorteilhaft jeweils durch Schweißung verbinden. Die Einpaßplatten stoßen mit ihren Enden gegen die entsprechende gegenüberstehenden Rohre an und sind entlang der Schnittlinie 11-11 in F i g. I angeschweißt. Jede Einpaßplatte ist so entlang des ganzen Randes angeschweißt, daß die Einpaßplat-

b5 ten und Rohre eine feste, luftdichte und allgemein zylindrische Wand für die Brennkammer 12 bilden. Die Einpaßplatten am Ende der Wand sind mit einem Rand der zugeordneten Vorder- und Rückwandplattcn 26 bzw. 22

verschweißt. Die zwischen den Rohren des zweiten Bündels ?ngeordneten Einpaßplatten sind in gleicher Weise angeordnet.

Es sei hier erwähnt, daß die Begriffe »zylindrisch« und »kreisrund« u. ä. in der vorliegenden Beschreibung eine Form bezeichnen, die durch den Umfang der Vorderwandplatte 26 (Fig. I) bestimmt ist. Diese Ausdrücke bezeichnen somit nicht ausschließlich solche Formen, die sich streng mathematisch aus einer endlosen Kurve ergeben, bei der alle Punkte stets den gleichen Abstand vom Mittelpunkt bzw. von der Achse haben.

Gemäß F i g. 4 besteht die Verriegelung der Verschlußklappe 30 aus einem in Scharnieren 33 schwenk bar gehalienen Gestänge 32. Die Scharniere 33 sind an außerhalb der Öffnung 36 an der Vorderwand.olatte 26 ι·> angeordneten Konsolen 60 befestigt. Am freien Ende des Gestänges 32 ist ein Handgriff 62 angelenkt, an dessen Ende an der Stelle der Gelenkverbindung zum Gestänge 32 eine um eine lotrechte Achse drehbare Nockenscheibe 64 mit einem Einschnitt 66 nahe ihrem größten Durchmesser angeordnet ist.

An einem Auge 70 der Vorderwandplatte 26 i:>t ferner ein Bügel 68 angelenkt, dessen freies Ende in den Einschnitt 66 eingreift. Das Gestänge 32 ist ferner mit der Mitte der vorzugsweise kreisrunden Verschlußklappe 30 durch eine Schraube 72 oder dgl. verbunden. Die Verschlußklappe 30 berührt einen die öffnung 36 begrenzenden Wulst 74 auf seinem gesamten Umfang, wenn sich die Verschlußklappe 30 in der in Fig. 4 ge zeigten Stellung befindet und schließt dabei die öffnung 36 so dicht ab, daß k^.ne Luft in die oder aus der Brennkammer 12 durch die Serührungslinie zwischen Verschlußklappe 30 und Wulst 74 gelangen kann.

Soll die geöffnete Verschlußklappe 30 geschlossen werden, so wird der Handgriff 62 umgelegt und dabei die Nockenscheibe 64 solange gedreht, bis der Bügel 68 in den Einschnitt 66 fällt. Duraufhin wird der Handgriff {Fig. ·4) gegen den Uhrzeiger gedreht, wodurch die Verbindung von Bügel 68 und Nockenscheibe 64 die Verschlußklappe 30 dicht gegen den Wulst 74 andrückt. Die Nockenscheibe 34 und der Bügel 68 sind so bemessen, daß, wenn die Verschlußklappe am Wulst 74 anliegt, (F i g. 4), der Einschnitt 66 rechts von der Drehachse der Nockenscheibe 64 und näher der Verschlußklappe 30 liegt. Da das Gestänge 32 die Schließkraft auf die Mitte der Verschlußklappe 30 überträgt und der Umfang kreisrund ist, ist der Verschluß auch frei von Verwerfungen.

Die Einzelteile des Heizofens, d. h. die Rohre, Vorder- und Rückwandplatten. Verschlußklappe, Scharniers, Prallplatte und Einpaßplatten können als Baukastenteile ausgebildet sein, von denen der Käufer eine bestimmte Kombination zur Herstellung eines Heizofens bestimmter Kapazität auswählen kann. So können die Ofenleistung und -abmessungen beliebig gestaltet und angepaßt werden. In solchen Fällen erwirbt der Käufer seine gewählte Anzahl Rohre und ordnet sie in zwei, das erste und zweite Bündel bildende Gruppen an. wobei die Anzahl der Rohre der Gruppen höchstens um ein Rohr verschieden ist. Dann wird der Heizölen durch to Schweißen zusammengebaut.

Bei einer Ausführungsform hatte der Heizofen kaltgewalzte und maschinell geschweißte Rohre mit 2,1 mm Wandstärke. Sie waren vor dem Biegen 137 m lang und wurden in Abständen von 25 mm um 17° so gebogen, da8 an jedem Ende 280 mm geradliniges Rohr übrig blieben. Die EinpaBpIatten zwischen den Rohren bestanden aus warmgewalztem Blech mit den Abmessungen 3,18 ■ 76,2 · 914 mm. Der Heizofen selbst halte cmc Gesamtabmessung von 710 mm Länge. 560 mm Breite. 320 mm Breite an den Rohrenden und 810 mm Höhe. Die Prallplatte befand sich 150 mm unterhalb des inneren oberen Scheitels des Heizofens. Die Vorder- und Rückwandplattcn bestanden aus warmgewalztem Flachstahl mit einer Wandstärke von 6.35 mm. Die Rohre. Einpaßplatten. Vorder- und Rückwandplattcn waren miteinander verschweißt.

I lierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizofen, dessen Brennkammer zumindest teilweise aus in lotrechten Ebenen angeordneten, parallel zueinander fluchtenden, endseitig offenen Rohren gebildet ist die so angeordnet sind, daß der mittlere Abschnitt jedes Rohres jeweils einen Teil des Brennkammermantels bildet, während das untere offene Ende zur Aufnahme kühler Umgebungsluft und das obere offene Ende zur Abgabe aufgeheizter Luft dienen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Brennkammer zylindrisch ausgebildet ist und mit einer ebenen, mit einem Abzugsloch (24) versehenen Rückwandplatte (22) sowie einer gleich großen, ebenen, Vorderwandplatte (26) mit einer Verschlußklappe (30) und einer darin angeordneten, eine Regeleinrichtung aufweisenden Zuluftöffnung (28) versehen ist,

daß die Rohre (18, 20) ein erstes und ein hierzu gegenläufiges /weites Bündel jeweils etwa U-förmig gebogener Rohre bilden, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Rohren des jeweils gleichen Bündels jeweils den mittleren Abschnitt (18c, 2Oc) verbindende, gebogene Einpaßplatten (48) angeordnet und mit den Rohren (18, 20) fest verbunden sind, und die oberen und unteren, einander kreuzenden Schenkel der benachbarten Rohre (18 bzw. 20) gegenläufiger Bündel unmittelbar fest miteinander verbunden sind, so daß die mittleren Bereiche der Rohre und die Einpaßplatten den L,lindrischen Brennkammermantel bilden, dessen Durchmesser der-.'~:nigen der Vorder- und Rückwandplatten (26, 22) gleich ist, die ihrerseits unmittelbar mit den g<ebog aen mittleren Abschnitten (18c, 20c,) des jeweils letzten Rohres verbunden sind, und

daß sich von der Rückwandplatte (22) unterhalb des Abzugsloches (24) etwa waagerecht bis nahe vor die Vorderwandplatte (26) und oberhalb der Zuluftöffnung (28) eine im wesentlichen ebene Prallplatte (38) erstreckt.

2. Heizofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Rohre (18, 20) der beiden Bündel höchstens um eins verschieden ist.

3. Heizofen nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden mit der Waagerechten einen kleineren Winkel als mit der Lotrechten einschließen.

4. Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (38) zur Vorderwandplatte (26) leicht abfallend geneigt ist.

5. Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (38) nahe dem Abzugsloch (24) eine durch einen auf ihr längsgeführten Schieber (42) verschließbare Umgehungsöffnung (40) aufweist.

6. Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohre (!8, 20) der beiden Bündel gleichartig ausgebildet sind.

7. Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden (18Λ. 20/.; der Rohre (18, 20) beider Uiindcl in einer gleichen Ebene enden und die l-'üße des Heizofens (10) bilden.

8. Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13, 20), Vorder- und Rückwandplnttcn (26, 22) und Einpaßplatten (48) durch Schweißung miteinander verbunden sind.